高路堤工程抗震優化設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 可以看出，在路堤內部鋪設土工格柵后，滑動安全系數與初步設計相比有了提高，而本次優化設計的高路堤在正常工況下，滿足《公路路基設計規范》要求；，不滿足《公路抗震規范》要求，因此在地震工況下也不滿足工程要求，需要繼續進行優化設計，來滿足地震工況下的穩定性要求。 鋪設10m土工格柵后穩定性分析由上面計算結果可知，鋪設8m土工格柵后，雖然滿足了正常工況下路堤穩定性要求，但是地震工況下仍可能發生破壞，因此本節采用加長土工格柵的方法來繼續進行優化設計。本次設計采用10m長土工格柵材料鋪設在路堤內部，布置位置和各種參數與上節一致。計算簡圖見316：圖3—16 鋪設10m長土工格柵計算簡圖（1） 正常工況下計算結果： 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 不考慮地震最危險滑面見圖317：圖 317 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = （2） 地震工況下地震烈度為7度時計算結果 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 7 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形最危險畫面見圖318：圖 318 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = （3） 地震工況下地震烈度為8度時計算結果 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 8 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形 最危險滑面見圖319：圖 319 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = （4） 地震工況下地震烈度為9度時計算結果 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 9 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形最危險滑面見圖320：圖320 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = 下面將鋪設10m土工格柵后路堤的滑動安全系數結果列表35：表35 鋪設10m土工格柵后穩定性分析結果正常工況地震工況地震烈度7度地震烈度8度地震烈度9度從上表可以看出，在路堤內部鋪設10m長土工格柵后，滑動安全系數與鋪設8m長土工格柵時設計相比有略微增長，本次優化設計的高路堤在正常工況下，滿足《公路路基設計規范》要求；，仍然不滿足《公路抗震規范》要求，因此在地震工況下也不滿足工程要求，需要繼續進行優化設計，來滿足地震工況下的穩定性要求。在分別鋪設了8m、10m長土工格柵后，路堤穩定性仍不滿足工程要求，為了繼續研究路堤內部土工格柵長度對路堤穩定性的影響，將以上各種設計的穩定性系數再列表分析，見表36：表36 穩定性系數對比路堤材料正常工況地震工況地震烈度7度 地震烈度8度 地震烈度9度不加土工格柵 加8m長土工格柵加10m長土工格柵從上表可以看出，在路堤內部鋪設土工格柵后，路堤穩定性增強，鋪設8m、10m長土工格柵時均滿足《公路路基設計規范》要求；在地震工況下當地震烈度為滿足《公路抗震規范》要求，但是在地震烈度為9度時均不滿足規范要求。因此在下文中研究在地震烈度為9度時路堤的穩定性，如果在烈度為9度時能達到規范要求，路堤在其他工況下自動滿足穩定性要求。 地震烈度為9度時路堤穩定性分析下面利用理正軟件分析地震工況下地震烈度為9度時土工格柵長度對路堤穩定性的影響。所有參數均與前幾節設計相同，只是改變土工格柵材料長度。找出能滿足抗震要求的最優設計方案。（1）在路堤內部鋪設12m長土工格柵 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 9 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形最危險滑面見圖321圖 321 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = (2) 鋪設15m長土工格柵控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 9 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形最危險滑面見圖322：圖322 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = （3）鋪設20m長土工格柵 控制參數: 采用規范: 通用方法 計算目標: 安全系數計算 滑裂面形狀: 圓弧滑動法 地震烈度: 9 度 水平地震系數: 地震作用綜合系數: 地震作用重要性系數: 地震力作用位置: 質心處 水平加速度分布類型：矩形最危險滑面見圖323圖 323 計算結果圖滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數 = 在地震烈度為9度時，通過改變土工格柵的長度來分析路堤穩定性，將理正軟件的計算結果將上面計算結果列入下表37：37 土工格柵長度與路堤穩定性土工格柵長度12m15m20m穩定性系數 從上面分析可以看出，地震工況下地震烈度為9度時，在土工格柵長度大于12m后，最危險滑動面也發生了變化，隨著土工格柵長度的增加，穩定性系數增加較小，經分析、計算發現鋪設20m長土工格柵材料時，能滿足《公路抗震規范》要求。因此可以確定在初步設計基礎上再在路堤內部鋪設20m長土工格柵也可滿足抗震要求。 高路堤工程抗震優化設計建議路堤在正常工況下穩定性容易滿足，但是在地震頻發的山區修建高路堤時，必須考慮地震因素對路堤穩定性的影響，當高路堤工程需要考慮地震因素進行優化設計時，大至有以下兩種方法可以選擇：（1） 放緩路堤邊坡優點：技術含量低，施工簡單。缺點：占用土地面積較多，對自然環境破壞較大。（2） 路堤內部鋪設土工合成加筋材料優點：土工合成材料強度高，可大大提高邊坡的加固處理高度和陡度。占用土地面積少，節省填料，減少對生態環境的破壞。適應土體自身變形能力強，能抵消地震能量，有良好的抗震性能。可減少水流對坡體的沖刷，保護坡體安全。缺點：由于土工合成材料屬于化學合成材料，是高分子聚合物，存在老化問題。而且在外界影響下的長期蠕變也會對工程不利。加筋土路堤設計、施工技術含量高，操作復雜，造價較高。通過以上對比，個人認為高路堤工程需要考慮地震因素進行優化設計時選用加筋土路堤較好。結論本文是建立在汶川地震路堤工程震害調查的基礎上，通過現場勘察總結出汶川地震后路堤工程各種震害模式：路基邊坡開裂、臌脹或局部坍塌。本文的目的和意義在于找出能滿足高路堤工程在地震工況下的的最優設計方案，以滿足在西部地震頻發地區高路堤工程的穩定性要求。因此在學習、參考大量國內外文獻及規范基礎上，首先建立一高路堤工程模型，并初步提出兩種方案（放緩路堤邊坡和路堤內部鋪設土工合成材料）以供選擇，繼而利用理正軟件分別對高路堤工程在正常工況及地震工況下進行穩定性計算、分析，以確定最優設計方案。經過大量分析研究最終得出一種最優設計方案：在地震頻發山區，內部鋪設土工合成材料的路堤即加筋土路堤強度、高度較高，穩定性較好，在地震力作用下能很好的適應土體變形，抵消地震能量，并且長遠來看，經濟效益較好。加筋土是指在天然填筑土料中加入條帶、纖維、網格、格構等各種抗拉材料，這些材料通常稱為筋材，因此叫做加筋土。筋材分為金屬材料、鋼筋混凝土材料和土工合成材料三類。 由于金屬筋材價格較貴，變形能力差，易于腐蝕，需要采取嚴格的防護措施；而鋼筋混凝土筋材主要用于需要較大承載力的公路路基、鐵路路基和有立板的擋土墻，預制、運輸和施工都不方便，適應地基變形能力差，造價也高，適用范圍有一定局限性；而土工合成材料筋材在使用范圍方面一般不會受到限制，土工合成材料產品具有多樣化、系列化、強度高、不易腐蝕、延伸性能好、適應變性能力強、采購容易、運輸方便、施工簡單、美化環境、節約投資等優點。因此土工合成材料作為加筋土的筋材是今后發展的方向。 土工合成材料主要有土工帶、土工網、土工格柵、織造型土工織物等。土工合成材料作為一種新型建筑材料，它是以聚酯纖維、尼龍纖維、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯等高分子化學材料為原料制成的各種類型產品，目前已經應用到了各種工程建設當中。 早期土工合成材料的加筋土高度通常只能建造20m以下的結構，由于土工格柵的出現，他的加筋土建造高度可達60m以上。土工格柵的原材料多為聚乙烯、聚丙烯纖維，經過拉伸形成有方形或矩形開孔的格柵板材，由于開孔尺寸大，適應較大顆粒的填料，可以產生更大的摩擦力，建造更高的加筋土結構。土工格柵是由橫肋、縱肋及網孔組成（圖31）。圖31 土工格柵結構中國是人口大國，土地尤為珍貴，而公路通常都為高大的線狀土工結構，需要大量的填料，填料及其運輸費和土地占用費都很高。通過在路堤內部鋪設土工格柵，填料無須改良也可使用，并且可以根據安全系數的要求，設計許多坡度更陡的路堤，這樣可以節約耕地及征地拆遷費用。綜合考慮，加筋土路堤節省投資，提高工程質量，具有廣泛的應用推廣前景。致謝 本論文是在指導老師xxx教授的悉心指導下完成的。他嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，平易近人的人格魅力深深吸引著我，從課題的選擇到論文的最終完成，x老師始終給予我耐心的指導。至此論文完成之際，向x老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。論文的順利完成我還要感謝xxx老師的耐心幫助，幫助我開拓思路，答疑解惑，x老師幫助我理清論文寫作思路，對我的論文提出了諸多寶貴的意見和建議。在此對x老師的幫助表示真摯的感謝。 論文的完成與各位同學的支持與幫助是分不開的 ，在此感謝xxx等同學的支持與幫助。參考文獻[1] (JTGB012003) [2] (JTJ00489) [3] . [4] 梁鐘琪 ，土力學及路基(第二版). [5] [6] 趙永平， [7] . 西南交通大學碩士學位論文. [8] 馮俊德，姚令侃，王智猛. [9] 汶川地震現場工作隊，[10] 唐永健，莊衛林，吉隨旺.“”[11